pneumatic (1085189), страница 7
Текст из файла (страница 7)
Пример расшифровки задания.Пусть двумя последними цифрами в зачетке студента являются 02.После перевода 02 в двоичный код получаем:021000000102Таким образом, принимаем в качестве исходного задания:Пневмоцилиндр - без встроенных датчиков, рис. 3.1.A+AРис. 3.1. ПневмоцилиндрХ0 = 0. Тип распределителя: с электромагнитным управлением (сдвумя электромагнитами), рис. 3.2.Рис. 3.2. Распределитель с двумя электромагнитами.Х1 = 1. Тип датчиков: контактные датчики, рис. 3.3.SiРис. 3.3. Путевой (конечный) выключательХ2 = 0.
Сервисные функции: (включение/выключение цикла):- без сервисных функцийХ3 = 0. Регулирование прямой скорости (выдвижения штока):- нетХ4 = 0. Регулирование обратной скорости (задвижения штока): - нетХ5 = 0. Ограничение циклов перемещения штока пневмоцилиндра:- нетХ6 = 0. Ограничение времени работы пневмоцилиндра: - нет.563.3. Проектирование системы управленияРасчетнаяциклограммаперемещенийпневмоцилиндра приведена на рис. 3.4.0A+A+S1 S24=0A-S1 S2одиночного321дляS1 S2AS1 S2Рис. 3.4.
Циклограмма перемещенийS1=0S2=0Y1=1Y2=0S1=1S2=0S1=0S2=1(A+)Y1=0Y2=0(Останов)Y1=0(Останов) Y2=0(A-)S1=1S2=0 S1=0S2=0Y1=0Y2=1S1=0S2=1Рис. 3.4. Граф логики перемещений штока57Циклограмма перемещений представленана рис. 3.4 врасширенном виде. Обычно для таких простых движений достаточнобывает задать два шага (этапы, соответствующие началу выдвижения«0-1» и началу задвижения «2-3» штока пневмоцилиндра). Однако длятого, чтобы быть полностью уверенным в том, что заданное движениештока не прекратится после того, как путевые (конечные)выключатели будут возвращаться в исходное (разомкнутое)положение, желательно включить в циклограмму моментыперемещения штока, при которых путевые выключатели не нажаты(этапы «1-2» и «3-4»).Эту особенность движения наглядно демонстрирует граф логикиперемещений штока, рис.
3.4. Кружками (вершинами графа)обозначены состояния штока. Дуги (стрелки) соответствуют условиямперехода из одного состояния в другое. Как видно из диаграммы,система может находиться в следующих состояниях:Y1=0, Y2=0 – крайнее втянутое положение штока,Y1=0, Y2=0 – крайнее выдвинутое положение штока,Y1=1, Y2=0 – промежуточное положение штока(выдвижение штока А+),Y1=0, Y2=1 – промежуточное положение штока(задвижение штока А-),Если крайние положения штока (условия S1=1, S2=0 или S1=0,S2=1) однозначно определяют направление заданного движения(выдвижение или втягивание), то промежуточные положения штока(этапы «1-2» и «3-4»).могут соответствовать обоим этимнаправлениям (условия S1=0, S2=0). Таким образом, необходимоспроектировать такую систему, которая будет сохранять движение ипосле размыкания конечных датчиков. Данная задача может бытьрешена за счет элементов памяти из условия самоподдержаниядвижения.Для данной циклограммы перемещений составим системулогических уравнения движений штока:А+ = S1*(/S2) + A+*(/S1)*(/S2)А- = (/S1)*S2 + A-*(/S1)*(/S2)(3-1)Так какА+ = Y1А- = Y2то уравнения включения электромагнитов будут иметь следующийвид:58Y1 = S1*(/S2) + Y1*(/S1)*(/S2)Y2 = (/S1)*S2 + Y2*(/S1)*(/S2)После преобразований получаем уравнение включения первогоэлектромагнита распределителя:Y1 = S1*(/S2) + Y1*(/S1)*(/S2) = (S1 + Y1*(/S1))*(/S2) = (S1*(1 +Y1) +Y1*(/S1))*(/S2) = (S1 + S1*Y1 + Y1*(/S1))*(/S2) = (S1 +Y1*(S1 + (/S1)))*(/S2) = (S1 + Y1)*(/S2)(3-2)Аналогично получаем уравнение включения второго электромагнитараспределителя:Y2 = (/S1)*S2 + Y2*(/S1)*(/S2) = … = (S2 + Y2)*(/S1)(3-3)Перед построением схемы управления необходимо проверить всесостояния системы.
Результаты проверки сведены в таблицу 3.1, гдеYi пред - предыдущее состояние системы.Таблица 3.1. Проверка состояний системыS1S2Y1 пред.Y2 пред.Y1Y210ХХ1001ХХ010010100101Таблица 3.1 заполнена в соответствии с полученнымиуравнениями и полностью соответствует заданному закону движения(циклограмме и графу состояний).Вид уравнений логики включения зависит от типа применяемыхраспределителей.Рассмотренныеуравнениямогутбытьиспользованы как для моностабильных, так и для бистабильныхраспределителей с электрическим управлением, в том числе какдвухпозиционных, так и трехпозиционных. Недостатком данной схемыявляется то, что одна из обмоток распределителя будет постояннонаходиться под напряжением.59Применительно к бистабильному распределителю, показанномуна рис. 3.2, можно упростить систему уравнений и снизить потери засчет переключения распределителя импульсами напряжения,подаваемыми только в моменты «наезда» штока на конечные(путевые) выключатели.
Таким образом, распределитель будетнаходиться под напряжением лишь при крайних положениях штока.Так как распределитель является бистабильным (с двумяустойчивыми состояниями), то функция запоминания сигнала будетобеспечиватьсяавтоматически.Системауравненийприметследующий вид:Y1 = S1Y2 = S2(3-4)что дает (с учетом бистабильности распределителя) в результате:Y1 = 1 при S1 =1 и Y1= Yпред при S1 = S2 = 0Y2 = 1 при S2 =1 и Y2= Yпред при S1 = S2 = 0.Таким образом, система упрощенных уравнений (3-4) применительнодля заданного бистабильного распределителя (рис. 3.2) позволяетполучить требуемую логику (см. табл.
3.1) перемещений штокапневмоцилиндра.В соответствии с исходным заданием и полученной системойупрощенныхуравнений(3-4)получаемпринципиальнуюэлектрическую схему управления (№1), рис. 3.5.+S1S2Y1Y2_Рис. 3.5. Принципиальная электрическая схема управления приводом60Анализ синтезированной схемы (№1)Электрическая схема управления приводом, рис. 3.5, построена всоответствии с системой упрощенных уравнений (3-4) и позволяетполучить требуемую логику перемещений штока пневмоцилиндра.Однако данная схема обладает существенным недостатком: в схемеуправленческая и силовая части объединены в единую цепь.С одной стороны, такое решение является наиболее простым идешевым. С другой стороны, недостатком схемы являются большиетоки, протекающие через конечные выключатели S1 и S2.
Кроме того,данное решение является опасным, если для управленияраспределителем требуется высокое (более 24 В) напряжение.Введем разделение управленческой и силовой частей. Для этой целиможно использовать наиболее дешевое решение – электромагнитныереле.С учетом дополнительных элементов (двух реле К1 и К2) системауравнений (3-4) выразится какY1 = К1; К1 = S1Y2 = К2; К2 = S2(3-5)Путем подстановки исходных данных в уравнения (3-5) нетрудноубедиться в их справедливости (см. табл. 3.1).В соответствии с системой уравнений (3-5) получаем принципиальнуюэлектрическую схему управления (№2), рис. 3.6.+S1S2K1K2K1Y1K2Y2_Рис. 3.6. Принципиальная электрическая схема управления приводомс разделенными силовой и управленческой частями.Достоинствами данной схемы являются улучшение условий работыконечных выключателей S1 и S2 (что приводит к повышениюнадежности считывания данных), а также возможность использованиянапряжений разных номиналов в силовой и управленческой частях.61Анализ синтезированной схемы (№2)Так как схема (рис.
3.6) работает в режиме импульсного управления,то есть возможность ее упростить путем использования одного релевместо поочередно работающих двух реле.Пусть логическое состояние включенного реле будет обозначено как«К», а выключенного – его инверсным состоянием, то есть «/К». Сучетом этого, уравнения включения (3-5) можно представить какY1 = К; К = S1Y2 = /К; /К = S2(3-6)Так как во втором уравнении системы (3-6) /К = S2, то К = /S2.С учетом первого условия для реле К = S1, получаемК = S1 AND К = /S2, откуда следует: К = S1 * (/S2)С учетом полученного результата система уравнений (3-6) будетиметь следующий вид:Y1 = К; К = S1 * (/S2)Y2 = /К(3-7)Принципиальная электрическая схема (№3) управления, построеннаяпо уравнениям (3.7) показана на рис. 3.7+S1K_KY1KY2S2Рис.
3.7. Упрощенная принципиальная электрическая схемауправления приводом62Анализ синтезированной схемы (№3)Анализупрощеннойпринципиальнойэлектрическойсхемыуправления приводом (рис. 3.7) показывает, что система обеспечиваетвозвратно-поступательное движение штока, но лишь при крайненебольших величинах рабочего хода пневмоцилиндра. Срабатываниедатчика S1 приведет к появлению требуемого сигнала Y1. Однакопосле возврата датчика S1 в исходное положение (S1=S2=0) обмоткареле К обесточится. Соответственно, катушка распределителя Y2окажется под напряжением, что приведет к реверсу движения штока(втягиванию). Далее процесс будет повторяться.
Таким образом,система управления будет работать в режиме параметрическихколебаний. Таблица 3.2 показывает, что при система при отсутствиисигналов от датчиков (S1=S2=0) самоподдерживает лишь напряжениена электромагните Y2, то есть движение втягивания штока А-. В целомсистема оказывается неработоспособной из-за игнорирования этапов«1-2» и «3-4» (рис. 3.4), на что было обращено внимание в началераздела.Таблица 3.2. Проверка состояний системыS1S2Y1 пред.Y2 пред.Y1Y210ХХ1001ХХ010010010101Появление этой ошибки в проектировании вызвано применениемупрощенной системы уравнений (3-6).Исправить данную ошибку можно путем введения условиясамоподдержания движения А+ (выдвижения штока) в системеуравнений (3-6)Y1 = К; К = S1+Y1(3-8)Y2 = /К; /К = S2Соответственно, система уравнений (3-7) приобретет видY1 = К; К = (S1 + K) * (/S2); Y2 = /К(3-9)63Анализ синтезированной схемы (№4)Анализ системы уравнений (3-9) и принципиальной электрическойсхемы (№4) управления приводом (рис.
3.8) показывает, что системаотвечает таблице (3-1), то есть обеспечивает работоспособностьпневмоцилиндра во всех режимах.+S1K_KKY1KY2S2Рис. 3.8 Принципиальная электрическая схема управления приводом ссамоподдержаниемРаботоспособные уравнения можно было бы получить с учетомрасширенной циклограммы (рис. 3.4) и. полной системы уравнений (32)- (3-3).
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
